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苏尔寿美科的PN+PVD组合涂层技术在汽车模具上的应用
来源:《现代模具工业》 作者:苏尔寿美科表面技术(上海)有限公司 中国区经理 黄烈 浏览次数:0
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汽车行业的快速发展为中国汽车模具产业的发展提供了广阔的空间, 同时也对汽车模具企业的技术革新提出了越来越高的要求。随着人们对汽车安全需求的提高,越来越多的汽车厂商将会致力于不断提高汽车的安全性能来吸引消费者,因此将会带来对汽车安全结构件性能的更高要求。这也就要求我们汽车模具行业开始考虑采用新成型工艺。合适的表面处理技术可以通过低成本的方式实现模具表面性能的极大提升,这对于提升模具的性能,降低模具的成本,进而对未来汽车生产的质量和成本都起着重要的作用。
  汽车模具的表面处理技术种类非常多,比较常见的有镀镍、镀铬、渗氮、PVD、热喷涂和最新的“等离子氮化+PVD涂层”(简称:PN+PVD)的组合涂层技术。各种表面处理技术的厚度和硬度情况如图1所示。
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  这些技术各有特点,应用领域也不同。在此主要讨论常用的PVD涂层和新型的PN+PVD涂层技术。
  PVD涂层技术是近些年来在模具上应用较多的一种技术。PVD涂层的优点非常明显,涂层硬度高,通常能达到维氏硬度3000以上;涂层表面非常光滑,PVD涂层具有陶瓷不粘的特性,能有效解决粘料的问题;涂层温度相对较低,PVD技术在进行模具表面涂层时,涂层炉加热到的最高温度通常不超过500摄氏度,模具在涂层后保持尺寸的精度,不会发生变形。但是PVD涂层的缺点是涂层非常薄,通常只有3-5个微米左右的厚度。PVD涂层应用在一些精密标准件模具和低强度的薄钣金件冲压模具上效果非常不错。
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  以汽车安全结构件(如图2中红、黄两色)的冲压成型为例,这是一个对冲压模具要求非常高的工艺过程。由于汽车安全结构件是在汽车发生碰撞时保护车内人员生命安全的关键部件,所以这些安全结构件的材料都是硬度高、抗拉强度大的高强度板材。从汽车安全的角度来说,安全结构件的板材强度越高安全系数就越好。可是一个难以回避的矛盾是,当板材强度越高时冲压成型就越困难,模具的磨损和拉伤也越严重。在这些高强度厚板金件的冲压成型应用上,PVD涂层就不是非常适合。虽然涂层硬度很高,但是涂层厚度只有几个微米,模具基体与涂层硬度差异过大,无法起到有效支撑作用,在冲压过程中工件会把涂层和模具基体一起拉伤。具体情况如图3所示。
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  为了提高模具的寿命, 苏尔寿美科公司在2002年推出了PN+PVD涂层的组合处理工艺。这种新型工艺将等离子氮化与PVD涂层技术结合在一起,先在模具表面做一层离子氮化层,使模具表面硬度达到维氏硬度1000HV左右,然后再在离子氮化层表面沉积一层硬度在3000HV左右的PVD涂层。这样的表面处理技术使的模具由芯部到表层形成了一个非常好的硬度保护和支撑层。与单纯的等离子氮化技术相比,他的硬度更高,抗磨损能力更强。与单纯的PVD涂层技术相比,他的基体硬度更高,能对表层的PVD涂层形成更加稳定的支撑,抗拉伤能力更强。具体情况如图4,图5所示。
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  苏尔寿美科的离子氮化技术和设备是自己研发和制造的,苏尔寿美科的IONIT®等离子氮化技术是全球最领先的氮化技术,是德国大众汽车公司指定的等离子氮化表面处理合作伙伴。由于具有氮化和PVD的双重研发和专利技术,所以在模具表面处理技术这个领域是远远领先竞争对手的。由苏尔寿美科等离子氮化+PVD涂层组合工艺处理过的模具,寿命比常规的PVD涂层技术高2-8倍。
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  苏尔寿美科的PN+PVD组合处理工艺的效果经过了严格划痕测试。在划痕测试中,通过划痕测试棒对钢材表面不断加压划拉,验证钢材表面不同处理方式下的抗拉性能。具体测试方法如图6所示。在两块相同的1.2344号钢材表面分别进行PVD和PN+PVD的涂层处理。然后对这两块钢材表面进行划痕试验。试验结果表明,PVD涂层的钢材表面的划痕深度为33微米,PN+PVD组合工艺处理的钢材表面的划痕深度为6.5微米,仅为PVD涂层的五分之一。试验方法和试验结果如图7所示。
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  正是由于苏尔寿美科的PN+PVD组合涂层技术具有如此的优点,在过去的8年中为欧洲的各大汽车模具厂商提供了无与伦比的模具保护,并得到了客户的一致赞誉。现在,苏尔寿美科将这一技术引进上海工厂,开始为中国客户提供这一先进的组合涂层工艺。我们有理由期待在不远的将来,这一新型技术必将为中国的汽车模具产业带来巨大的帮助。
公司简介:
  苏尔寿是一家在瑞士上市的跨国集团公司,成立于1775 年,有着176年的悠久历史。旗下有泵、表面技术、化工机械、涡轮和高科五大事业板块。公司在全球有近两万名员工,年销售额约为60 亿瑞郎。苏尔寿美科是苏尔寿集团旗下专业进行表面处理的公司,是全球表面技术的领导者。2005年在上海建立工厂,主营PVD、等离子氮化、热喷涂和同步器环粘碳四大表面涂层服务。
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